Патент на изобретение №2243900

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ СТЕКЛА

(57) Реферат:

Изобретение относится к строительной технике и предназначено для изготовления прочных изделий в строительстве, судостроении, машиностроении, авиастроении и других отраслях техники. Техническая задача – создание композиционного изделия на основе стекла с использованием металлических обшивок, позволяющих реализовать в промышленном масштабе известные закономерности повышения прочности и ударостойкости стекломатериала, без существенных ограничений на толщину композита и изменения плотности стекломатериала в переходной области остывания с жидкого до стеклообразного состояния. Способ заключается в заполнении расплавом стекломатериала пространства между обшивками и формировании изделия путем остывания стекломатериала. Для этого расплав стекломатериала заливают в полость внешней металлической обшивки, после чего вдавливанием внутренней металлической обшивки формируют композиционное изделие, затем накладывают металлическую торцевую деталь и вдавливают ее в стекломатериал, сохраняя величину вдавливающего усилия до окончания процесса формирования изделия. Затем отключают систему обогрева металлических обшивок и торцевой детали и переходят к процессу охлаждения композиционного изделия. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к строительной технике и предназначено для изготовления прочных изделий в строительстве, судостроении, машиностроении, авиастроении и других отраслях техники.

Известен способ изготовления изделий из слоистого композиционного материала на основе стекла, при котором формирование композита производится путем сборки из отдельных стеклянных элементов, склеенных между собой и приклеенных к внешним металлическим обшивкам (см. Прочные оболочки из силикатных материалов / Под ред. Г.С.Писаренко. Киев: Наукова думка, 1989 г., стр.120).

Недостатки известного способа заключаются в том, что изготовляемые на основе стекла композиты обладают низкой ударостойкостью и малой надежностью, определяемой качеством склеивания. Это существенным образом снижает эксплуатационную надежность изделий из слоистого композита и не позволяет в должной мере использовать известные приемы повышения прочности и ударостойкости стекла.

Известен способ изготовления композиционного изделия на основе стекла, включающий стекломатериал, заключенный между внешней и внутренней металлическими обшивками стаканообразной формы и металлическую торцевую деталь, заключающийся в заполнении расплавом стекломатериала пространства между обшивками, формирующий изделие путем остывания стекломатериала (см. патент РФ №2067060, БИ №27, 1996 г.).

Недостатки известного способа заключаются в сложности изготовления композитов малой толщины из-за практических затруднений равномерного заполнения стекломассой глубоких щелей и применении стекломатериала с малой изменяемостью плотности в переходной области остывания от жидкого до стеклообразного состояния. Тем самым накладываются существенные ограничения на применение существующих марок стекла и ссужается область применимости композита на основе стекломатериала.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание композиционного изделия на основе стекла с использованием металлических обшивок, позволяющих реализовать в промышленном масштабе известные закономерности повышения прочности и ударостойкости стекломатериала, без существенных ограничений на толщину композита и изменения плотности стекломатериала в переходной области остывания от жидкого до стеклообразного состояния.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в отсутствии поверхностных микротрещин в формируемом слое стекломатериала и обеспечении его надежного соединения с металлическими обшивками для широкого класса стекол без применения клеевых составов.

Поставленная задача решается тем, что способ изготовления композиционного изделия на основе стекла, включающий стекломатериал, заключенный между внешней и внутренней металлическими обшивками стаканообразной формы, и металлическую торцевую деталь, заключающийся в заполнении расплавом стекломатериала пространства между обшивками, формирующий изделие путем остывания стекломатериала, отличается тем, что расплав стекломатериала заливают в полость внешней металлической обшивки, после чего вдавливанием внутренней металлической обшивки формируют композиционное изделие, затем накладывают металлическую торцевую деталь и вдавливают ее в стекломатериал, сохраняя величину вдавливающего усилия до окончания процесса формирования изделия.

Кроме того, торцевую металлическую деталь выполняют с ребром, направленным во внутрь стекломатериала.

При этом стекломатериал уплотняют дополнительным вдавливанием внутренней обшивки.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию “новизна”.

При этом существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признаки “…расплав стекломатериала заливают в полость внешней металлической обшивки, после чего вдавливанием внутренней металлической обшивки формируют композиционное изделие…” обеспечивают формирование изделия любой требуемой толщины.

Признак “…затем накладывают металлическую торцевую деталь и вдавливают ее в стекломассу, сохраняя величину вдавливающего усилия до окончания процесса формирования изделия…” позволяет компенсировать уменьшение объема стекломатериала в переходной области остывания и при соответствующей температуре обеспечивать надежное соединение слоя стекломатериала с металлическими обшивками и торцевой деталью. Уплотнение стекломатериала можно осуществить также дополнительным вдавливанием внутренней обшивки в стекломатериал.

Отличительные признаки дополнительных пунктов формулы изобретения направлены на уплотнение стекломатериала.

С целью уменьшения глубины вдавливания в стекломассу металлическую торцевую деталь выполняют с ребром, направленным во внутрь стекломассы. Это также позволяет увеличить плотность стекломассы, что повышает надежность соединения стекла с обшивками.

Изобретение поясняется чертежами, на которых в разрезе представлено схематическое изображение описываемого способа изготовления композиционного изделия на основе стекла. На фиг.1 изображен начальный этап формирования изделия; на фиг.2 – заключительный этап.

Способ осуществляют следующим образом. Предварительно подготовленные металлические обшивки 1, 2 (стаканообразной формы, допускающие свободное проникновение внутренней обшивки во внешнюю обшивку) и металлическую торцевую деталь 3 устанавливают и закрепляют соответственно на матрице 5, пуансоне 6, и поршне 7 формирующего устройства. Обшивки 1, 2 и торцевую деталь 3 нагревают до температуры, обеспечивающей надежное соединение со слоем стекломассы. Во внутреннюю полость обшивки 1 заливают расплавленную стекломассу 4. Внутреннюю металлическую обшивку 2 вдавливают пуансоном 6 в расплав стекломатериала 4 до полного заполнения ею пространства между внешней 1 и внутренней 2 металлическими обшивками. Открытую поверхность стекломатериала 4, заключенную между обшивками 1 и 2, закрывают торцевой деталью 3 и вдавливают ее поршнем 7 в стекломатериал 4. Давление вдавливания определяют для каждой партии стекломатериала опытным путем, исходя из условия компенсации уменьшения объема стекломатериала в переходной области остывания от жидкого до стеклообразного состояния. Заключенный в пространстве между обшивками 1, 2 и торцевой деталью 3 стекломатериал 4 под давлением обжимается, плотно прилегая к окружающему ее металлу, и надежно соединяется с обшивками 1, 2 и торцевой деталью 3. Отключают систему обогрева металлических обшивок 1, 2 и торцевой детали 3 и переходят к процессу охлаждения композиционного изделия. Вследствие различия в коэффициентах температурного расширения металлические обшивки 1, 2 и торцевая металлическая деталь 3 сокращаются в большей мере, чем слой стекломатериала 4. Но поскольку слой стекломатериала 4 надежно соединен с металлическими обшивками 1, 2 и торцевой деталью 3, то стекломатериал оказывает сопротивление сокращению металлических обшивок и торцевой детали, вызывая в них растягивающие напряжения и стягивание своих поверхностей. В результате остывания металлические обшивки 1, 2 и торцевая деталь 3 оказываются растянутыми, а слой стекломатериала 4 сжат со стянутыми поверхностями. Стягивание поверхностей слоя стекломатериала 4 при остывании не позволяет образовываться поверхностным микротрещинам, вызывая резкое повышение статической и динамической прочности стекломатериала.

После остывания формирующее устройство разбирают и из него извлекают композиционное изделие. В составе композиционного изделия слой стекломатериала, избавленный от поверхностных микротрещин и заключенный в пространстве между металлическими обшивками и торцевой деталью, с которыми он надежно соединен, приобретает исключительно высокую прочность и ударостойкость.

Заключение стекломатериала между металлическими обшивками и торцевой деталью исключает непосредственный контакт стекла с окружающей средой и создает дополнительные барьеры, препятствующие разрушению композиционного изделия. Многократное повышение прочности и ударостойкости стекломатериала в составе композиционного изделия позволяет основную долю нагрузки, приходящуюся на это изделие, распределить на слой стекломатериала и тем самым уменьшить массу используемого металла и самого изделия.

Формула изобретения

1. Способ изготовления композиционного изделия на основе стекла, включающего стекломатериал, заключенный между внешней и внутренней металлическими обшивками стаканообразной формы, и металлическую торцевую деталь, заключающийся в заполнении расплавом стекломатериала пространства между обшивками, формировании изделия путем остывания стекломатериала, отличающийся тем, что расплав стекломатериала заливают в полость внешней металлической обшивки, после чего вдавливанием внутренней металлической обшивки формируют композиционное изделие, затем накладывают металлическую торцевую деталь и вдавливают ее в стекломатериал, сохраняя величину вдавливающего усилия до окончания процесса формирования изделия.

2. Способ изготовления композиционного изделия на основе стекла по п.1, отличающийся тем, что торцевую металлическую деталь выполняют с ребром, направленным вовнутрь стекломатериала.

3. Способ изготовления композиционного изделия на основе стекла по п.1, отличающийся тем, что стекломатериал уплотняют дополнительным вдавливанием внутренней обшивки.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 25.04.2005

Извещение опубликовано: 20.09.2006 БИ: 26/2006

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.04.2008

Извещение опубликовано: 10.04.2008 БИ: 10/2008